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铝合金轮毂去毛刺6-PSS机器人机构分析与设计

候章拓  
【摘要】:随着我国汽车持有量的迅猛增长,汽车轮毂的需求也越来越大。但是,针对汽车铝合金轮毂去除毛刺环节在实现自动化过程中还存在许多亟待解决的问题。本文根据铝合金轮毂去除毛刺这一生产过程中的实际问题,设计了一种能够代替手工实现铝合金轮毂去毛刺作业环节的六自由度机器人,该六自由度机器人机构原型为6-PSS并联机构,主要由静平台、PSS运动支链、动平台等组成。该机器人具有移动速度快、结构刚度强、工艺性好等优点,能够对铝合金轮毂的大部分毛刺进行自动化去除。首先,根据多种轮毂的尺寸参数初步确立了铝合金轮毂去毛刺机器人的设计要求和机构尺寸参数。而后,建立坐标系,推导出机构的位置反解方程,为工作空间分析奠定了理论基础。再利用MATLAB编程计算了初定结构参数下的不同位姿的工作空间,分析了影响工作空间大小的影响因素,并依据工作空间的影响因素分析结果优化了工作空间,使之满足铝合金轮毂去毛刺的加工要求。其次,选择了去毛刺加工主轴,再通过理论计算选择了滚珠丝杠和伺服电机。然后建立了主要零部件的误差传递模型,分析了不同零部件的制造或安装误差在给定条件下对动平台输出位姿的影响关系,并分别计算了各个误差项的误差影响敏感度。最后,利用拉格朗日方法建立了铝合金轮毂去毛刺6-PSS机器人的动力学方程,利用矢量积法计算得到了机器人的速度雅克比矩阵。利用动力学分析软件Adams进行运动学、动力学仿真。规划了去除轮毂毛刺的运动轨迹,并得到每组移动驱动副的位移、速度、加速度和时间的关系曲线,为进一步实现6-PSS轮毂去毛刺机器人的控制奠定了基础。


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